MAKALAH SEMINAR

ANALISA PENGARUH CAMPURAN BUAH PINUS DAN TINJA

KAMBING DENGAN PEREKAT TETES TEBU TERHADAP

KARAKTERISTIK BIO-BRIKET

DISUSUN OLEH :

NAMA : FEDLY WIRA ADMAJA

NIM : 15.11.082

Diperiksa/ Disetujui,

Dosen Pembimbing

Ir. Basuki Widodo, MT.

NIP. Y. 1018100037

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S-1

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

2018

ii

PENGARUH CAMPURAN BUAH PINUS DAN TINJA KAMBING DENGAN

PEREKAT TETES TEBU TERHADAP KARAKTERISTIK BIO-BRIKET

Fedly Wira Admaja

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Nasional, Malang

Jl. Raya Karanglo km 2, Malang 65145

Email: wirafedly@gmail.com

ABSTRAK

Demi mengurangi konsumsi bahan bakar fosil manusia berlomba-lomba membuat

bahan bakar alternatif yang dapat ditemukan dengan mudah di alam dan tentunya tidak

merusak lingkungan. Biomassa merupakan semua jenis material organik yang dihasilkan

dalam proses fotosintesis, kandungan energi yang besar dalam biomassa dapat

dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar baru yang dapat diperbaharui. Bahan baku

briket yang digunakan adalah buah pinus dan tinja kambing dengan perekat tetes tebu.

Bahan baku digiling menjadi serbuk kemudian dibakar dalam tanur dengan temperatur

2000C dengan lama waktu pengarangan selama 50-100 menit. Pencampuran bahan

baku dengan variasi 25:45:30, 30:40:30, 35:35:30, 40:30:30, 45:25:30 dan dicetak

dengan tekanan pengepresan 25 kg/cm2 setelah itu dioven dengan suhu 700C

selama 3 jam 30 menit. Karakteristik biobriket yang dicari yaitu, densitas, drop test,

nilai kalor, kadar air, dan kadar abu. Dari hasil penelitian ini didapatkan nilai kalor

terbaik pada komposisi buah pinus dan tinja kambing 45:25:30 yaitu sebesar 7627,67

kal/gr dengan nilai densitas 0,89 gr/cm3, nilai drop test briket sebesar 0,24 %, kadar air

3,54%, dan kadar abu 14,19%.

Kata Kunci : Bio-biket, buah pinus, tinja kambing, tetes tebu, tetes tebu, drop test.

ABSTRACT

In order to reduce the consumption of human fossil fuels competing to make

alternative fuels that can be found easily in nature and certainly do not damage the

environment. Biomass is all types of organic material produced in photosynthesis, a large

energy content in biomass can be used as a renewable fuel source. The raw materials of

briquettes used are pine cone and goat stool with molasses drops. The raw material is

ground into powder and then burned in a furnace at a temperature of 2000C with a length

of time of drying for 50-100 minutes. Mixing raw materials with variations 25:45:30,

30:40:30, 35:35:30, 40:30:30, 45:25:30 and printed with pressing pressure of 25 kg /

cm2 after which it is heated at 700C for 3 hours 30 minutes. Biobriquette characteristics

that are sought are, density, drop test, calorific value, water content, and ash content.

From the results of this study obtained the best calorific value in the composition of goat

and pine fruit 45:25:30 which is equal to 7627.67 kal / gr with a density value of 0.89 gr /

cm3, the drop test value of briquettes is 0.24%, water content 3.54%, and ash content of

14.19%.

Keywords : Bio-briquette, pine cone, goat stool, molasses, drop test.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Demi mengurangi konsumsi bahan bakar fosil manusia berlomba-lomba

membuat bahan bakar alternatifyang dapat ditemukan dengan mudah di alam dan

tentunya tidak merusak lingkungan. Terdapat beberapa alternatif bahan bakar

pengganti bahan bakar fosil, diantaranya adalah energi matahari, energi panas

bumi, energi angin dan energi biomassa. Dari beberapa alternatif pengganti

tersebut hanya energi biomassa yang dapat diperbaharui. Biomassa merupakan

semua jenis material organik yang dihasilkan dalam proses fotosintesis yang

mempunyai kandungan energi yang besar. Kandungan energi yang besar ini dapat

dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar baru yang dapat diperbaharui. Energi

biomassa meliputi kayu, limbah pertanian/perkebunan, komponen organik dari

industri dan rumah tangga.

Pengolahan limbah biomassa memerlukan teknologi alternatif agar menjadi

lebih bermanfaat. Salah satu alternatifmetode yang dapat digunakan adalah

metode pembriketan. Pembriketan merupakan salah satu cara untuk mengurangi

kandungan air pada suatu biomassa sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan

bakar alternatif.

Buah pinus banyak dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif, seperti

halnya pembuatan briket. Pada penelitian yang dilakukan Suluh dan Sampelawang

(2017) dengan menggunakan bahan baku buah pinus sebagai briket dengan variasi

butiran, hasil pengujian nilai kalor didapatkan Briket I yaitu 5721 cal/gr, briket 2

sebesar 5340 cal/gr dan briket 3 sebesar 5686 cal/gr. (Suluh & Sampelawang,

2017) Tinja kambing bagi masyarakat dianggap sebagai limbah yang biasanya

dimanfaatkan sebagai pupuk kandang, sama halnya dengan kotoran dari hewan

ternak lain seperti kotoran sapi dan kotoran ayam. Permasalahan daur ulang

kotoran sapi merupakan masalah yang harus diselesaikan. Metode penanganan

kotoran sapi yang telah digunakan adalah mengumpulkan kotoran sapi dalam

bioreaktor dan mengkonversi menjadi biogas untuk menghasilkan gas metana

2

sebagai bahan bakar alternatif dan kompos, namun jarang sekali masyarakat

memanfaatkan tinja kambing sebagai alternatifbahan bakar dimana teknologi dan

pengetahuan tentang pemanfaatan tinja kambing masih minim, Pemanfaatan

kotoran sapi menjadi briket memiliki kelebihan yaitu proses pembuatan yang

sederhana, biaya pembuatan briket yang murah dan pengemasan briket yang

mudah dibawa. Dilihat dari aspek jumlah sisa produksi, pemanfaatan kotoran sapi

menjadi briket arang adalah pilihan terbaik. (Suharto & Sutanhaji, n.d.) Maka dari

itu penulis berinisiatifmemanfaatkan buah pinus dan juga tinja kambing yang

jarang dipakai sebagai bahan bakar untuk bahan pembuatan briket.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka dapat ditarik suatu

rumusan masalah yaitu:

1. Bagaimana pengaruh serbuk buah pinus terhadap karakteristik briket?

2. Bagaimana pengaruh pengarangan terhadap bahan pembuat arang aktif?

3. Bagaimana pengaruh variasi komposisi buah pinus : tinja kambing : tetes

tebu dengan komposisi 25:45:30, 30:40:30, 35:35:30, 40:30:30, dan

45:25:30 terhadap karakteristik bio-briket?

1.3 Batasan Masalah

Agar penelitian ini sistematis maka ruang lingkup permasalahan perlu

dibatasi guna menghindari pembahasan masalah yang melebar dan tidak terarah

pada permasalahan utama maka perlu adanya Batasan-batasan permasalahan

sebagai berikut :

1. Variasi bahan briket dengan komposisi buah pinus : tinja kambing : tetes

tebu yaitu : 25:45:30, 30:40:30, 35:35:30, 40:30:30, dan 45:25:30.

2. Rasio campuran perekat tetes tebu menggunakan komposisi tetap pada

berbagai variasi, yaitu 30% dari berat bahan baku.

3. Tekanan untuk pengepresan briket yaitu 25 kg/cm2.

4. Proses pemanasan dalam oven dengan temeperatur 700 C selama 3,5 jam.

5. Karakteristik briket yang dicari ialah densitas, ketahanan (drop test), nilai

kalor, kadar air, dan kadar abu.

3

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan pelaksanaan penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui nilai kalor terbaik dari variasi pencampuran bahan baku

dalam pembuatan briket.

2. Untuk mengetahui pengaruh parameter yang digunakan terhadap kualitas

briket yang dihasilkan.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Mengetahui dan memahami pemanfaatan limbah buah pinus dan kotoran

kambing sebagai bahan bakar alternatif.

2. Menyediakan sumber energi alternatifuntuk keperluan rumah tangga.

3. Dapat meningkatkan pendapatan masyarakat dari usaha briket berkualitas.

4. Dapat mengurangi pencemaran terhadap lingkungan dengan cara

memanfaatkan limbah.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biomassa

Biomassa adalah suatu limbah benda padat yang bisa dimanfaatkan lagi

sebagai sumber bahan bakar. Biomassa meliputi limbah kayu, limbah pertanian,

limbah perkebunan, limbah hutan, komponen organik dari industri dan rumah

tangga. Energi biomassa dapat menjadi sumber energi alternatif pengganti bahan

bakar fosil (minyak bumi) karena beberapa sifatnya yang menguntungkan yaitu

sumber energi ini dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang dapat

diperbaharui (renewable resources), sumber energi ini relatif tidak mengandung

unsur sulfur sehingga tidak menyebabkan polusi udara dan juga dapat

meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya hutan dan pertanian. (Samsinar,

saleh, & Rustiah, 2016)

2.2 Buah Pinus

Gambar 2.1 Buah Pinus

Sumber: Dokumen Pribadi

Dalam banyak literatur, disebutkan tanaman Pinus merkusii tergolong

pohon yang sudah dapat berbunga pada umur relatif muda. Pada umur 23

bulan setelah ditanam, strobili betina (bakal bunga) mulai muncul, tetapi

strobili jantan belum muncul, dan baru 10 bulan kemudian (sekitar 33 bulan

umur tanaman). Pada saat itulah, biasanya bunga -bunga betina mulai dibuahi

bungajantan, dan mulai muncul buah. Strobili betina berkembang menjadi

5

buah, ditandai adanya perubahan warna pada sisik buah secara berangsur-

angsur, kemerah-merahan, ungu, ungu kebiruan, kehijau-hijauan dan akhirnya

hijau. Strobili betina yang tidak diserbuki ditandai dengan tampilan kerucut

buah mengeriput, ukuran panjang dan diameternya lebih kecil dari buah hasil

penyerbukan. Buah pada tajuk bagian atas umumnya lebih besar dibanding

dengan buah pada tajuk bagian bawah. Buah pada poros batang juga

berukuran lebih besar dibanding dengan buah pada percabangan di bawahnya.

(Corryanti, 2015)

2.3 Kotoran Kambing

Kambing merupakan salah satu hewan yang mampu beradaptasi dengan

baik diberbagai kondisi lingkungan. Kambing tersebar luas di wilayah

Indonesia. Kegunaan kambing umumnya dimanfaatkan dagingnya. Namun, di

Indonesia akhir-akhir ini sudah berkembang pesat peternakan kambing yang

memproduksi susu sebagai produk utama. Disamping produk berupa susu dan

daging dari kambing, terdapat limbah yang dihasilkan dari usaha peternakan

kambing yaitu feses atau kotoran yang dihasilkan kambing setiap harinya.

Gambar 2.2 Tinja Kambing

Sumber: Dokumen Pribadi

Tekstur dari kotoran kambing adalah khas, karena berbentuk butiran –

butiran yang agak sukar dipecah secara fisik sehingga sangat berpengaruh

terhadap proses dekomposisi dan proses penyediaan haranya. Nilai rasio C/N

pupuk kandang kambing pada umumnya masih diatas 30. Pupuk kandang yang

6

baik harus mempunyai C/N < 20, sehingga pupuk kandang kambing akan lebih

baik penggunaannya bila dikomposkan terlebih dahulu. Kalaupun akan

digunakan secara langsung, pupuk kandang ini akan memberikan manfaat yang

lebih baik pada musim penanaman. Kadar air pupuk kandang kambing relatif

lebih rendah dari pupuk kandang sapi dan sedikit lebih tinggi dari pupuk

kandang ayam.

Tabel 2.1 Kandungan Hara Kotoran Ternak

Unsur Jenis Kotoran Ternak

Sapi Kambing Ayam

Nitrogen 0,4 0,6 1,0

Phospor 0,2 0,3 0,8

Kalium 0,1 0,17 0,4

Air 85 60 55

Sumber : Irfan, Rasdiansyah dan Munadi (2017), Lingga (1991)

2.4 Bahan Perekat

Penambahan bahan perekat pada pembuatan briket dilakukan untuk

mengikat arang dan memperkuat ketahanan briket yang dibuat. Dengan

pemakaian bahan perekat maka tekanan akan jatuh lebih kecil bila dibandingkan

dengan briket tanpa bahan perekat, dengan adanya bahan perekat maka ikatan

antar partikel akan semakin kuat, butir-butiran arang akan saling mengikat yang

menyebabkan air terikat dalam pori-pori arang. Penggunaan bahan perekat

dimaksudkan untuk menarik air dan membentuk tekstur yang padat atau mengikat

dua substrat yang akan diretakkan. Dengan adanya bahan perekat maka susunan

partikel akan semakin baik, teratur dan lebih padat sehingga dalam proses

pengempaan keteguhan tekan dan arang briket akan semakin baik. (Setiawan,

Andrio, & Coniwanti, 2009).

Untuk merekatkan partikel-partikel zat dalam bahan baku pada proses

pembuatan briket maka diperlukan zat pengikat sehingga dihasilkan briket yang

kompak. Berdasarkan fungsi dari pengikat dan kualitasnya, pemilihan bahan

pengikat dapat dibagi sebagai berikut :

7

a. Berdasarkan sifat / bahan baku perekatan briket

Adapun karakteristik bahan baku perekatan untuk pembuatan briket adalah

sebagai berikut:

Memiliki gaya kohesi yang baik bila dicampur dengan semikokas

atau batu bara.

Mudah terbakar dan tidak berasap.

Mudah didapat dalam jumlah banyak dan murah harganya.

Tidak mengeluarkan bau, tidak beracun dan tidak berbahaya.

b. Berdasarkan jenis

Jenis bahan baku yang umum dipakai sebagai pengikat untuk pembuatan

briket, yaitu :

1) Perekat anorganik

Pengikat anorganik dapat menjaga ketahanan briket selama proses

pembakaran sehingga dasar permeabilitas bahan bakar tidak terganggu.

Pengikat anorganik ini mempunyai kelemahan yaitu adanya tambahan

abu yang berasal dari bahan pengikat sehingga dapat menghambat

pembakaran dan menurunkan nilai kalor. Contoh dari pengikat

anorganik antara lain semen, lempung, nafrium silikat.

2) Perekat organik

Pengikat organik menghasilkan abu yang relatif sedikit setelah

pembakaran briket dan umumnya merupakan bahan perekat yang

efektif. Contoh dari pengikat organik di antaranya kanji, tar, aspal,

amilum, molase dan parafin.

Tabel 2.2 Nilai Kalor Dari Beberapa Macam Bahan Perekat

Jenis Perekat Nilai Kalor (kal/g)

Tapioka 6332,654

Terigu 6455,888

8

Molase 6106,239

Silikat 5808,168

Sumber : Hanandito dan Willy, 2011

Tetes tebu atau molases merupakan hasil dari industri pembuatan gula.

Tetes tebu adalah limbah utama industri dalam pemurnian gula. Molasses

merupakan sumber energi yang esensial dengan kandungan gula didalamnya.

Oleh karena itu, molasses telah banyak dimanfaatkan sebagai bahan tambah

pakan ternak dengan kandungan nutrisi atau zat gizi yang cukup baik. Dalam

pemanfaatannya molase juga sering dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan

etanol, alkohol, pembentuk asam sitrat, MSG, dan gasohol. Molase memiliki

kandungan protein kasar sebesar 3,1 %, serat kasar 0,6 %, BETN 83,5 %, lemak

kasar 0,9 %, dan abu sebesar 11,9 %. Molasses dapat dibedakan menjadi dua,

yaitu: (1) Cane-molasses, merupakan molasses yang terbuat dari tebu.

Kandungan pada cane molasses adalah 25 - 40 % sukrosa dan 12 – 25 % gula

pereduksi dengan total kadar gula 50 – 60 % atau lebih. Kadar protein kasar

sekitar 3 % dan kadar abu sekitar 8 – 10 %, yang sebagian besar terbentuk dari K,

Ca, C1, dan garam sulfat; (2) Beet-molasses. Merupakan molasses yang berasal

dari singkong. Kadar air dalam cairan molasses yaitu 15 – 25 % dan cairan

tersebut berwarna hitam serta berupa sirup manis. (Dharma, 2017).

Gambar 2.3 Tetes Tebu

Sumber: Google Gambar

9

2.5 Briket

Briket adalah bahan bakar padat yang diperoleh dari proses pembakaran

sisa-sisa bahan organik menjadi arang yang diproses sedemikian rupa menjadi

bentuk padatan dengan penambahan perekat. Selain bahannya yang mudah di

temui di lingkungan, menjadikan biobriket sebagai bahan bakar altematif yang

murah dan mudah dibuat.

Gambar 2.4 Briket

Sumber: Wikipedia.org

Briket dianggap baik bila memenuhi standar yang telah ditetapkan di

Indonesia. Standar mutu briket untuk bahan baku organik selain arang kayu

belum ditetapkan, namun standar yang mengatur kualitas briket saat ini adalah

SNI-01-6235-2000 Briket Arang Kayu yang ditetapkan oleh Badan Standarisasi

Nasional dimana syarat mutu meliputi Kadar air maksimal 8 % ; Kadar Zat

Müdah Menguap maksimal 15 % ; Kadar abu maksimal 8 % ; Kalori (atas dasar

berat kering) minimal 5000 kal/g. (Badan Standarisasi Nasional - BSN, 2000).

Standar mutu briket yang dapat dilihat pada tabel 2.2 di bawah.

Tabel 2.3 Standart Kualitas Briket Arang

No Karakteristik Standart mutu

Jepang* Inggris* Amerika* SNI**

1 Kadar air (%) 6 – 8 3 – 4 6 8

2 Kadar abu (%) 5 – 7 8 – 10 16 8

3 Kerapatan (gr/cm3) 1,0 – 1,2 0,46 – 0,84 1,0 – 1,2 0,5 – 0,6

4 Kuat tekan (gr/cm2) 60 12,7 62 50

5 Nilai kalor (kal/gr) 5000 – 6000 5870 4000 - 6500 5000

Sumber : Hendra, 1999*, Badan Standarisasi Nasional - BSN, 2000**

10

2.6 Proses Karbonisasi

Pengertian karbonisasi adalah istilah untuk konversi dari zat organik

menjadi karbon atau residu yang mengandung karbon melalui pirolisis atau

destilasi destruktif. Dalam proses pembuatan briket, bahan yang akan dijadikan

briket akan melalui proses pengarangan, proses pengarangan ini berfungsi untuk

meningkatkan nilai kalor suatu biomassa. Dalam bükü Widarto dan Suryanta,

(1995) bioarang mempunyai nilai bakar yang lebih tinggi dibanding biomassa.

Sebagai gambaran nilai bakar biomassa sebesar 3300 kkal, sedangkan nilai bakar

bioarang sebesar 5000 kka/g. Dari data ini dapat diambil kesimpulan bahwa

bioarang mampu meningkatkat efisiensi penggunaan bahan bakar. Bioarang ini

dapat digunakan sebagai bahan bakar setelah dilakukan pencetakan berbentuk

briket bola atau bentuk silinder.

M. Asroni, L. Mustiadi, Sumanto, (2018) Proser pengarangan dapat

digolongkan menjadi 4 metode, yaitu :

1. Metode Konvensional

Pembuatan arang dengan cara timbun merupakan cara tradisional, banyak

dilakukan di pedesaan dan tidak memerlukan biaya prodüksi tinggi. Metode kiln

yang sangat sederhana adalah pembuatan arang dengan timbunan tanah. Prinsip

kerjanya adalah kayu yang membara memberikan panas untuk berlangsungnya

proses pengarangan

2. Metode Drum Klin

Teknologi pembuatan arang dengan kiln drum adalah suatu metode

pembuatan arang yang murah dan sederhana tetapi dapat menghasilkan rendemen

dan kualitas arang yang cukup tinggi. Cara kerjanya adalah panas berasal dari

bahan baku kayu itu sendiri yang dibantu oleh udara dari luar yang diatur menurut

kapasitas kiln tersebut.

3. Metode kiln bata dan beton

Dengan menggunakan dinding terbuat dari bata yang diplester atau

kombinasinya dengan campuran pasir dan semen, maka kiln dapat dibuat dalam

11

ukuran besar dan permanen sehingga bahan baku dapat terkontrol sehingga waktu

proses lebih cepat serta menghasilkan arang dalam jumlah lebih banyak, seragam

dan kualitas yang lebih baik.

4. Metode Lubang Dapur Pengarangan.

Lubang dapur pengarangan diisi dengan bahan baku lapisan pertama,

kemudian di bakar. Jika lapisan pertama mulai terbakar, masukkan lagi bahan

baku baru sebanyak lapisan sebelumnya di bagian atas. Lakukan secara berulang

sampai ruangan terisi penuh.

5. Pengarangan semi modem

Metode pengarangan semimodem sumber apinya berasal dari plat yang

dipanasi atau batu bara yang dibakar. Akibatnya udara disekeliling baru ikut

menjadi panas dan memuai ke seluruh ruangan pembakaran. Panas yang timbul

dihembuskan oleh blower atau kipas angin bertenaga listrik. (Fitri, 2017)

2.7 Pengujian Briket

2.8.1 Kerapatan (Densitas)

Kerapatan adalah perbandingan antara massa suatu zat dengan

volumenya. Kerapatan yang tinggi menunjukkan kekompakan kerapatan arang

briket yang dihasilkan. Semakin besar kerapatan bahan bakar maka laju

pembakaran akan semakin lama, dengan demikian biobriket yang memiliki

berat jenis yang besar memiliki laju pembakaran yang lebih lama dan nilai

kalornya lebih tinggi dibandingkan dengan biobriket yang memiliki berat jenis

yang lebih rendah sehingga makin tinggi kerapatan biobriket makin tinggi

nilai kalor (Teguh, 2008).

Berdasarkan ASTM B-311-93 nilai densitas dapat diperoleh dengan

rumus di bawah ini.

ρ = 𝑚 𝑣⁄

Dimana :

p = densitas (gram/cm3)

12

m = massa briket (gram)

V = volume briket (cm3)

2.8.2 Pengujian Drop Test (Ketahanan)

Pengujian drop test bertujuan untuk mengetahui seberapa besar

ketahanan briket saat terkena benturan dengan benda keras sehingga berguna

pada saat proses pengemasan, pendistribusian dan penyimpanan. Drop test

dilakukan untuk menguji ketahanan briket dengan benturan pada permukaan

keras dan datar ketika dijatuhkan pada ketinggian 1,8 meter. Semakin sedikit

partikel yang hilang dari briket pada saat pengujian drop test, maka briket

semakin bagus. Prosedur perhitungan drop test briket menggunakan standar

ASTM D 440-86 R02. (Satmoko, Saputro, & Budiyono, 2013).

Drop test (%) = A−B

A x 100 %

Dimana :

A = Berat briket sebelum dijatuhkan (gram)

B = Berat briket setelah dijatuhkan (gram)

2.8.3 Nilai Kalor

Nilai kalor bahan bakar adalah jumlah energi panas maksimum yang

dibebaskan oleh suatu bahan bakar melalui reaksi pembakaran sempurna

persatuan massa atau volume bahan bakar tesebut. Analisa nilai kalor suatu

bahan bakar dimaksudkan untuk memperoleh data tentang energi kalor yang

dapat dibebaskan oleh suatu bahan bakar dengan terjadinya reaksi atau proses

pembakaran. Untuk analisa nilai kalor digunakan alat pengujian berupa

oxygen bomb calorimeter alat ini digunakan untuk mengetahui nilai kalor

yang terkandung dalam setiap bahan baik padat maupun cair.

EE = 6318 x Massa Benzoid

(Selisih Suhu)

Nilai kalor = [(EE X ∆T)] − (Acid) − (Fulse)

Massa Bahan

13

Ket : Acid ( Sisa Abu ) = 10 kal / gram

Fulse ( panjang kawat yang terbakar ) = 1 cm = 1 kal / gram

2.8.4 Kadar Air

Air yang terkandung dalam prodük dinyatakan sebagai kadar air.

Kadar air bahan bakar padat ialah komposisi berat air yang terkandung dalam

bahan bakar padat dengan berat kering bahan bakar padat tersebut. Semakin

beşar kadar air yang terdapat pada bahan bakar padat maka nilai kalomya

semakin kecil, begitu juga sebaliknya. Penentuan kadar air dengan cara

menguapkan air yang terdapat dalam bahan dengan oven dengan suhu 1000C-

1050C dalam jangka waktu tertentu (3-24 jam) hingga seluruh air yang

terdapat dalam bahan menguap atau berat bahan tidak berubah lagi. Prosedur

perhitungan kadar air briket menggunakan standar ASTM D 5142-02.

Kadar air (%) = (𝑋1 − 𝑋2)

𝑋1 × 100

Dimana :

X1 = berat sebelum dikeringkan (gram)

X2 = berat setelah dikeringkan (gram)

2.8.5 Kadar Abu

Semua briket mempunyai kandungan zat anorganik yang dapat

ditentukan jumlahnya sebagai berat yang tinggal apabila briket dibakar secara

sempuma. Prosedur perhitungan kadar abu briket menggunakan standar

ASTM D 5142-02.

Kadar abu (%) : (𝑎−𝑏)

𝑐 𝑥 100

Dimana :

a : berat cawan dan sisa abu (gram)

b : berat cawan kosong (gram)

14

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Sumber: Dokumen Pribadi

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di :

Penelitian ini dilakasanakan mulai bulan September 2018 sampai

Desember 2018, pada tempat Laboratorium Energi Teknik Mesin ITN

Malang.

15

Pengujian nilai kalor dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Teknik

Mesin Universitas Brawijaya Malang

Pengujian kadar air dilakukan di Laboratorium Teknik Kimia Institut

Teknologi Nasional Malang

3.3 Rancangan Penelitian

Penelitian ini merupakan eksperimen dengan desain satu jalur dengan

pengambilan sampel data penelitian dilakukan sebanyak 3 sampel data untuk

setiap perubahan variabel bebas, kemudian dilakukan analisa rataan data.

Tabel 3.1 Rancangan Variabel Penelitian

Nomor Variabel Penelitian Keterangan Besaran

l . Variabel bebas Rasio campuran Buah Pinus : Tinja

Kambing adalah

2. Variabel terikat

Densitas briket

Ketahanan (drop test) briket

Nilai kalor pembakaran briket

Kadar air

Kadar abu

3. Variabel control

Buah pinus.

Tinja kambing.

Perekat tetes tebu dengan ketetapan 30% dari

berat arang briket.

Besar tekanan pengepresan briket yang

digunakan 25 Kg/cm2.

Menggunakan satu jenis ukuran cetakan

briket.

3.4 Proses Pembuatan Arang

Karbonisasi atau pengarangan bahan baku menggunakan alat pengarangan

yang dilengkapi tungku pembakar dengan burner pembakar bahan bakar sebagai

sumber pembentukan energi pembakaran yang memberikan energi panas ke

16

tabung pengarangan, sehingga udara dalam ruang tabung pengarang

temperaturnya meningkat untuk memanaskan serbuk bahan baku yang berputar

dalam tabung pengarang. Tabung pengarang dilengkapi dengan pengaduk yang

menempel pada penutup tabung sehingga pembakaran bahan baku dapat merata.

3.8.1 Proses Karbonisasi Buah Pinus

Buah pinus yang telah kering kemudian digiling dengan alat

penggiling agar menjadi serbuk. Serbuk buah pinus dimasukan dalam tabung

pengarangan dan ditutup, penetapan massa pengarangan buah pinus 2 Kg tiap

pengarangan, temperature pengarangan 2000C dengan lama waktu

pengarangan selama 50 menit. Setelah 50 menit arang buah pinus dikeluarkan

dari tabung dan di tunggu hingga dingin. Arang buah pinus yang telah dingin

di giling ulang agar mendapat partikel arang yang lebih kecil dan diayak agar

partikel seragam.

3.8.2 Proses Karbonisasi Tinja Kambing

Tinja kambing yang telah kering kemudian digiling dengan alat

penggiling agar menjadi serbuk. Serbuk tinja kambing dimasukan dalam

tabung pengarangan dan ditutup, penetapan massa pengarangan tinja kambing

2 Kg tiap pengarangan, temperature pengarangan 2000C dengan lama waktu

pengarangan selama 100 menit. Setelah 100 menit arang tinja kambing

dikeluarkan dari tabung dan di tunggu hingga dingin. Arang tinja kambing

yang telah dingin di giling ulang agar mendapat partikel arang yang lebih kecil

dan diayak agar partikel seragam.

3.5 Proses Pembuatan Briket

Tahap pembuatan briket diawali dengan pencampuran arang buah pinus

dengan arang tinja kambing yang telah di ayak sampai merata yang kemudian

dicampur dengan tetes tebu sebagai bahan perekat briket dengan presentase 30%

dari berat bahan baku. Pembuatan briket dibedakan menjadi 5 variasi

perbandingan pencampuran, presentase variasi komposisi arang buah pinus, tinja

kambing dan tetes tebu masing-masing adaiah : 25:45:30, 30:40:30, 35:35:30,

17

40:30:30, dan 45:25:30. Campuran adonan briket dicetak dalam cetakan kurang

lebih sebanyak 40 gram dan di tekan menggunakan hidrolik pada tekanan 25

kg/cm2 pada setiap variasi komposisi. Setelah briket dicetak maka dilakukan

pengeringan di dalam oven pada suhu 700C selama 3,5 jam.

Pencetakan briket menggunakan hidrolik, dimana tekanan pengepresan

dapat diatur sesuai keinginan. Cetakan briket menggunakan satu ukuran yang

seragam. Pencetakkan briket dilakukan dengan langkah-langkah berikut:

1. Menimbang arang bahan baku dan presentase campuran masing-

masing bahan penambah.

2. Mencampur arang buah pinus, tinja kambing dan tetes tebu dengan

komposisi 25:45:30, 30:40:30, 35:35:30, 40:30:30, dan 45:25:30.

3. Mencampur campuran arang tinja kambing dengan arang tempurung

kelapa dan tetes tebu dengan variasi massa campuran dan penambah

hingga 5 campuran.

4. Menimbang kembali campuran arang buah pinus, tinja kambing dan

tetes tebu yang telah tercampur.

5. Memasukkan campuran tersebut ke dalam dies/cetakan,.

6. Mengepres briket dengan tekanan 25 kg/cm2 pada semua variasi

komposisi.

7. Mengeluarkan briket dari dies cetakan.

3.6 Tahapan Penelitian

Pengambilan data dilakukan dengan pengulangan 3 kali pengamatan tiap

perlakuan variabel bebas, kemudian melakukan validasi rataan data, dengan hasil

pengumpulan data dituangkan dalam bentuk tabel data hasil penelitian.

3.11.1 Pengambilan Data Kerapatan Briket

Pengujian ini dilakukan dengan mendeterminasi berapa rapat massa

briket melalui perbandingan antar massa briket dengan besarnya dimensi

volumetrik briket.

18

3.11.2 Pengambilan Data Drop Test Briket

Pengujian ini dilakukan untuk melihat daya tahan briket ketika terjatuh

dari ketinggian tertentu.

3.11.3 Pengambilan Data Nilai Kalor Pembakaran Briket

Pengujian nilai kalor bertujuan untuk mengetahui besar nilai kalor

yang dihasilkan dari pembakaran briket tersebut. pengujian dilakukan terhadap

masing-masing campuran pada briket.

3.11.4 Pengambilan Data Nilai Kadar Air

Pengujian kadar air dilakukan karna bertujuan untuk mengetahui kadar

air yang terdapat pada suatu bahan yang dapat mempengaruhi nilai kalor dari

suatu bahan tersebut.

3.11.5 Pengambilan Data Nilai Kadar Abu

Pengujian kadar abu dilakukan karna bertujuan untuk mengetahui

kadar abu yang terdapat pada suatu bahan yang dapat mempengaruhi nilai

kalor dari suatu bahan tersebut.

19

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

Data hasil dari penelitian yang telah dilakukan sehingga menghasilkan

data data briket yang disajikan sebagai berikut.

4.1 Analisa Hasil Uji Nilai Kerapatan Briket

Tabel 4.1 Data Nilai Kerapatan

No

Komposisi

(%) Kerapatan (gr/cm3)

Buah Pinus : Tinja

Kambing : Tetes tebu I II III Rata-rata

1 25 : 45 : 30 0,85 0,86 0,86 0,85

2 30 : 40 : 30 0,88 0,89 0,87 0,88

3 35 : 35 : 30 0,89 0,90 0,90 0,90

4 40 : 30 : 30 0,91 0,92 0,90 0,91

5 45 : 25 : 30 0,90 0,88 0,88 0,89

Grafik 4.1 Nilai Kerapatan Terhadap Presentase Komposisi Briket

Dari grafik di atas diperoleh hasil uji kerapatan briket tertinggi terdapat

pada komposisi 40 : 30 : 30 yaitu sebesar, 0,91 gr/cm3. Sedangkan nilai kerapatan

terendah pada komposisi 25 : 45 : 30 yaitu sebesar 0,85 gr/cm3. Kerapatan briket

berkaitan dengan tekanan pengepresan dan ukuran serbuk partikel dari bahan baku

tersebut. Semakin tinggi tekanan pengepresan maka briket akan semakin padat

dan rapat.

Dari grafik hubungan komposisi dan kerapatan terlihat bahwa seiring

penambahan buah pinus akan meningkatkan nilai densitas suatu briket. Hal ini

disebabkan karena penambahan buah pinus yang semakin banyak menyebabkan

0,85

0,88

0,90,91

0,89

0,82

0,84

0,86

0,88

0,9

0,92

25:45:30 30:40:30 35:35:30 40:30:30 45:25:30Ker

ap

ata

n (

gr/

cm³)

Komposisi Briket (%)

20

bidang permukaan antar serbuk menjadi luas dan ikatan antar serbuk menjadi kuat

dan kompak. Ukuran serbuk buah pinus dan tinja kambing yang semakin halus

dan seragam mengakibatkan ikatan antar partikel arang lebih maksimal sehingga

kerapatan semakin tinggi. Namun pada komposisi 45 : 25 : 30 nilai densitas briket

menurunn, hal ini disebabkan karena ukuran partikel dari serbuk buah pinus yang

kurang seragam sehingga dapat menyebabkan rongga udara pada briket tersebut.

4.2 Analisa Hasil Uji Nilai Drop Test Briket

Tabel 4.2 Data Nilai Drop Test

No

Komposisi

(%) Drop Test (%)

Buah Pinus : Tinja

Kambing : Tetes tebu I II III Rata-rata

1 25 : 45 : 30 0,31 0,34 0,39 0,35

2 30 : 40 : 30 0,49 0,38 0,44 0,43

3 35 : 35 : 30 0,35 0,27 0,25 0,29

4 40 : 30 : 30 0,22 0,27 0,19 0,23

5 45 : 25 : 30 0,22 0,30 0,22 0,24

Grafik 4.2 Nilai Drop Test Terhadap Presentase Komposisi Briket

Dari grafik diatas terlihat bahwa semakin banyak penambahan buah pinus

maka nilai drop test semakin tinggi, dan pada batas tertentu yaitu, pada

perbandingan 50:50 nilai drop test semakin menurun dengan semakin banyak

penambahan buah pinus. Namun pada perbandingan 70:30 nilai drop test semakin

naik. Uji drop test briket terbaik terdapat pada komposisi buah pinus dan tinja

kambing pada perbandingan 60:40 yaitu, 0,23%. Sedangkan nilai drop test test

tertinggi pada perbandingan 40:60 yaitu sebesar 0,43%. Semakin kecil presentase

0,35

0,43

0,29

0,23 0,24

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

25:45:30 30:40:30 35:35:30 40:30:30 45:25:30

Dro

p T

est

(%)

Komposisi Briket (%)

21

kehilangan berat pada pengujian drop test maka nilai ketahan briket semakin baik,

sehingga kerusakan yang diterima briket semakin kecil. Hal ini disebabkan karena

partikel serbuk arang buah pinus dan tinja kambing yang halus menyebabkan

kerapatan briket yang dihasilkan tinggi sehingga berpengaruh pada ketahanan

briket terhadap benturan.

4.3 Analisa Hasil Uji Nilai Kalor Briket

Tabel 4.3 Data Nilai Kalor

No

Komposisi

(%)

Nilai kalor

(kal/gr)

Buah Pinus : Tinja

Kambing : Tetes tebu I II III Rata-rata

1 25 : 45 : 30 5141,60 5096,34 5187,61 5141,85

2 30 : 40 : 30 5598,40 5735,58 5689,52 5674,50

3 35 : 35 : 30 6602,63 6649,09 6694,05 6648,59

4 40 : 30 : 30 7150,55 7059,43 7196,71 7135,56

5 45 : 25 : 30 7598,34 7649,05 7635,63 7627,67

Grafik 4.3 Nilai Kalor Terhadap Presentase Komposisi Briket

Dari grafik diatas terlihat bahwa seiring penambahan presentase buah

pinus yang semakin banyak maka nilai kalor briket juga semakin meningkat. Hasil

uji kalor briket terbaik terdapat pada komposisi buah pinus dan tinja kambing

pada perbandingan 25 : 45 : 30 yaitu, 7627,67 kal/g. Sedangkan nilai kalor

terendah pda perbandingan 45 : 25 : 30 yaitu sebesar 5141,85 kal/gr. Hal ini

disebabkan karena nilai kalor pada buah pinus yang tinggi dibandingan kalor pada

tinja kambing, selain itü kadar air yang rendah pada briket juga mempengaruhi

nilai kalor yang dihasikan. Nilai kalor yang dihasilkan dari perbandingan buah

5141,855674,5

6648,59 7135,56 7627,67

0

2000

4000

6000

8000

10000

25:45:30 30:40:30 35:35:30 40:30:30 45:25:30

Nila

i Kal

or

(kal/

gr)

Komposisi Briket (%)

22

pinus dan tinja kambing ini sudah sesuai dengan standar briket arang kayu di

Indonesia.

4.4 Analisa Hasil Uji Kadar Air Briket

Tabel 4.4 Data Nilai Presentase Kadar Air

No

Komposisi

(%) Kadar Air (%)

Buah Pinus : Tinja

Kambing : Tetes tebu I II III Rata-rata

1 25 : 45 : 30 5,39 5,69 5,57 5,55

2 30 : 40 : 30 5,60 5,14 4,66 5,13

3 35 : 35 : 30 5,02 4,92 5,09 4,97

4 40 : 30 : 30 4,88 4,62 4,76 4,75

5 45 : 25 : 30 3,55 3,69 3,38 3,54

Grafik 4.4 Presentase Kadar Air Terhadap Presentase Komposisi Briket

Dari grafik diatas terlihat bahwa semakin banyak penambahan

presentase buah pinus maka kadar air suatu briket juga semakin menurun. Kadar

air tertinggi terjadi pada briket perbandingan 25 : 45 : 30 dimana nilai kadar air

sebesar 5,55%. Sedangkan nilai terendah pada perbandingan 45 : 25 : 30 yaitu

sebesar 3,54%. Hal ini disebabkan karena kadar air yang ada dalam briket

merupakan air yang terperangkap di dalam molekul-molekul partikel briket

dengan perekat tetes tebu yang tidak dapat menguap/keluar secam sempuma

waktu pengeringan. Air yang terperangkap dalam briket ini disebabkan pada

waktu pengeringan di dalam pengering/oven bagian luar dari briket telah

mengalami pemanasan lebih dahulu mengalami pengeringan dibanding bagian

dalam dan membentuk ikatan kuat oleh adanya perekat tetes tebu, sehingga air

5,55 5,13 4,97 4,75

3,54

0

1

2

3

4

5

6

25:45:30 30:40:30 35:35:30 40:30:30 45:25:30

Kad

ar

air

(%

)

Komposisi Briket (%)

23

yang terdapat dalam briket tertahan oleh ikatan kuat bagian luar briket. Selain itü

Peletakan susunan briket pada posisi yang berbeda juga menyebabkan laju

pengeringan yang berbeda, dan proses penekanan waktu pencetakan briket yang

tidak merata menyebabkan tekanan pada sisi briket berbeda juga berpengaruh

terhadap pengeringan briket.

4.5 Analisa Hasil Uji Kadar Abu Briket

Tabel 4.5 Data Nilai Kadar Abu

No

Komposisi

(%) Kadar Abu (%)

Buah Pinus : Tinja

Kambing : Tetes tebu I II III Rata-rata

1 25 : 45 : 30 30,80 30,73 30,71 30,75

2 30 : 40 : 30 26,63 26,73 26,81 26,68

3 35 : 35 : 30 23,15 23,13 23,06 23,14

4 40 : 30 : 30 19,29 19,42 19,53 19,41

5 45 : 25 : 30 14,36 14,70 13,84 14,30

Grafik 4.5 Presentase Kadar Abu Terhadap Presentase Komposisi Briket

Dari grafik diatas terlihat bahwa seiring penambahan presentase buah

pinus yang semakin banyak maka kadar abu briket juga semakin menurun. Hasil

uji kadar abu briket terendah terdapat pada komposisi buah pinus dan tinja

kambing pada perbandingan 45 : 25 : 30 yaitu, 14,30%. Sedangkan kadar abu

tertinggi pada perbandingan 25 : 45 : 30 yaitu sebesar 30,75%. Hal ini disebabkan

karena banyaknya tinja kambing pada perbandingan 25 : 45 : 30, tinja kambing

memiliki unsur silika yang lebih banyak dibanding dengan unsur silika didalam

buah pinus. Sehingga menyebabkan kadar abu meningkat, unsur silica dalam abu

30,7526,68

23,1419,41

14,3

0

5

10

15

20

25

30

35

25:45:30 30:40:30 35:35:30 40:30:30 45:25:30

Kad

ar a

bu

(%

)

Komposisi Briket (%)

24

kurang baik terhadap nilai kalor briket. Semakin tinggi kadar abu maka kualitas

briket yang dihasilkan semakin rendah karena menurunkan nilai kalor suatu

briket. Hal ini sesuai dengan teori dimana kadar abu yang semakin rendah maka

nilai dari kalor briket semakin tinggi (Dian Fatmawati, 2014).

25

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Hasil uji densitas briket terbaik terdapat pada komposisi buah pinus dan

tinja kambing pada komposisi 40 : 30 : 30 dengan nilai rata-rata sebesar

0,91 gr/cm3.

2. Uji drop test briket terbaik terdapat pada komposisi buah pinus dan tinja

kambing pada komposisi 40 : 30 : 30 dengan nilai rata-rata sebesar,

0,23%.

3. Hasil uji kalor briket terbaik terdapat pada komposisi buah pinus dan tinja

kambing pada komposisi 45 : 25 : 30 yaitu rata-rata sebesar 7627,67 kal/g.

Dari hasil pengujian naiknya nilai kalor ditandai dengan bertambahnya

presentase buah pinus.

4. Kadar air terendah briket terjadi pada komposisi 45 : 25 : 30 dimana nilai

kadar air rata-rata sebesar 3,54%.

5. Nilai kadar abu pada semua komposisi tidak ada yang sesuai standart dari

SNI-01-6235-2000, hasil nilai kadar abu paling rendah ialah pada

komposisi 45 : 25 : 30 yaitu rata-rata sebesar 14,30%.

6. Dari hasil pengujian diperoleh hubungan antara kadar air dengan nilai

kalor dimana semakin rendah kadar air pada briket maka nilai kalor yang

dihasilkan semakin tinggi. Kadar air yang tinggi dalam briket dapat

menghambat pembakaran briket dikarenakan panas akan menguapkan air

yang terkandung dalam briket terlebih dahulu sebelum membakar briket.

7. Dari hasil pengujian hubungan antara kadar abu dengan nilai kalor didapat

hasil yang berbanding lurus, hal ini sesuai dengan teori dimana semakin

rendah kadar abu briket maka nilai kalor akan semakin tinggi. Unsur silika

dalam abu dapat menghambat pembakaran briket sehingga nilai kalor akan

semakin rendah.

5.2 Saran

Saran dari penelitian ini yaitu :

26

1. Sebaiknya pada penelitian selanjutnya menggunakan perbandingan

komposisi yang lebih beragam agar mendapat briket yang berkualitas baik.

2. Saat melakukan proses pengujian tahap demi tahapannya harus dicermati,

agar dalam proses menganalisa fenomena yang teıjadi dari hasil pengujian

tersebut dapat terlaksana dengan baik dan benar, serta penelitian yang

dihasilkannya pun akan lebih berkualitas.